东也职业技能杯

一、杯赛题目：MEMS声学传感器的设计、制造与功能测试

二、赛题背景

MEMS器件是集成电路产业中不可或缺的战略性元素之一。MEMS声学传感器是指以微纳制造技术实现声学应用的传感器、执行器及微系统，例如水听器、麦克风、扬声器、微机械超声换能器（MUT）等。MEMS声学传感器在各个领域中扮演着越来越重要的角色，例如消费电子、智能驾驶、医疗健康和工业控制等领域。因此本次东也职业技能杯开设MEMS声学传感器设计、制造与功能测试赛题，旨在让更多学生了解和入门声学MEMS相关产业应用。

三、赛题任务

理论设计与制造部分：提供基于硅基MEMS声学传感器的结构设计和工作原理，提供微纳加工工艺流程并依托东也科技提供的MEMS制造虚拟仿真平台模拟器件制造过程和完成相应的知识问答，制定相应的封装工艺缺陷检测方法；

现场测试与演示部分：使用东也科技提供的MEMS声学传感器和FPGA模块，现场进行声纹解析功能演示，提供系统设计方案，完成相应的性能指标。

设计指标：

1. MEMS声学传感器工作频率：20 kHz-20 MHz。封装尺寸：不大于5 mm × 5 mm × 1 mm。

2. 微纳工艺流程光刻掩膜版数量：≤5

3. 灵敏度达-40 dBV/Pa，偏差应小于±2 dB。

4. 全指向性设计，以支持360度声源探测。

5. 封装工艺达到±5%精度，缺陷检测方法2种

优化指标：

1. 器件尺寸更小，单片集成阵列数量多；

2. 在标准测试条件下，声源定位误差小于1米。

3. 在混响时间较长的环境中，声源检测准确率不低于80%。

4. 封装缺陷检测率高，检测时间短。

附加题或进阶指标：

1. 基于有限元仿真分析，提供理论机理和性能指标模拟分析；

2. 利用FPGA技术改进声纹解析系统的精度和响应速度，并实时显示相关内容。

3. MEMS声学传感器能够清晰接收声源信号的最大距离。在噪声环境下对目标声源信号的准确提取能力，信噪比应≥40 dB。

技术资源发放

1. MEMS制造工艺虚拟仿真平台；

2. MEMS封装工艺缺陷相关技术文档。

四、杯赛阶段及提交内容

1.初赛提交内容（线上）

      1) 汇报PPT：项目介绍、关键技术和方法介绍

      2) 器件设计方案书：包括但不限于原理、结构、材料、参数、工艺、封装，进阶题需增加有限元模拟和性能分析的初步结果。

      3) MEMS工艺虚拟仿真实验报告

      4) 缺陷检测技术方案书

2. 总决赛提交内容（线下）

      1) 汇报PPT：项目介绍、关键技术和方案介绍、性能指标

      2) 详细的MEMS声纹解析系统设计方案书。

      3) 详细的MEMS声纹解析系统实验报告书，包括功能和指标展示。

      4) 进阶题需要在上述两个报告中展示出提升性能的设计思路和方法，以及现场测试的结果呈现。

      5) 关键代码对应与代码说明文档。

五、评分标准

1. 初赛企业技术评分：

      1） 器件设计和理论分析报告

      2） MEMS工艺及其虚拟仿真试题成绩

      3） 缺陷检测技术报告

2. 总决赛赛评分标准：

六、参赛资源说明：

利用FPGA技术改进声纹解析系统的精度和响应速度，并实现相关内容显示功能。

测试所搭建系统在不同噪声条件下的性能。

1. 根据初赛作品成绩提供企业开发板，具体申请方案请根据组委会通知执行；

2. 申请开发板的团队需要提交押金，并保证赛事结束后完整归还。

七 、参考资料：

学习资料可参考东也科技官方B站或官方公众号

八、注意事项：

1. 参赛所选用的FPGA开发平台不限定于企业制定的开发板。

2. 参加企业命题杯赛的作品，杯赛出题企业有权在同等条件下优先购买参加本企业杯赛及单项奖获奖团队作品的知识产权。

3. 大赛组委会和杯赛企业对参赛作品提交的材料，在大赛相关环节中有使用权和展示权。

4. 参赛项目可以参考现有公开发表的文献和论文内容，但应当在技术论文和答辩PPT中注明来源，且不能将参考的内容作为自己作品的创新部分。

大赛设有通知QQ群和杯赛QQ群：

通知大群用于赛事赛制等问题的咨询、答疑，同步更新大赛相关通知。

杯赛群用于赛题相关问题咨询、答疑，赛事资料、工具发放。

杯赛QQ群：630263531

通知QQ群：1044457141